刘宁1, 2, 李昱达1,党超群1, 2,王斌1, 2,袁瑞峰1, 2
2.自然资源部海洋观测技术重点实验室, 天津 300112
LIU Ning1, 2, LI Yuda1, DANG Chaoqun1, 2, WANG Bin1, 2, YUAN Ruifeng1, 2
摘要: 海浪谱高频尾部的能量水平与海面风应力存在物理耦合,为基于海浪观测反演风场参数提供了理论基础。然而混合浪条件下传统经验方法的精度受限,而现有DNN(deep neural network)仅能对单一频点进行特征提取,难以挖掘波浪谱不同频点间的关联信息,为此本文引入卷积操作,实现对波浪谱各频点间隐含特征的全局提取。本文以NDBC(national data buoy center)浮标观测数据为基础,构建MobileNetV4-1D面向海浪谱时序特征的轻量级端到端回归框架,实现风速与风向的同步反演。随后,将物理经验方法、DNN模型与MobileNetV4-1D模型开展对比实验,系统评估各方法在风场反演任务中的精度与稳健性,尤其重点模拟实际业务中模型面对未来未知月份数据的预测场景,实验结果表明,MobileNetV4-1D的时序泛化性能显著优于DNN:风速反演RMSE(root mean square error)降至1.43m·s-1(降低9.0%),风向反演RMSE降至31.06°(降低32.7%)。该研究证实,适配后的MobileNetV4-1D模型在保证反演精度的同时,具备更强的时序泛化性能,为海洋风场反演的业务化应用提供了可靠的技术支撑与理论参考。